316L奧氏體(ti)(ti)不銹鋼 (SS) 具有優異的(de)(de)(de)力學性(xing)能(neng)和(he)(he)抗(kang)腐蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng),被廣泛應(ying)(ying)用于壓(ya)水堆核(he)電(dian)站一回路(lu)(lu)主管(guan)(guan)道材(cai)(cai)料。反應(ying)(ying)堆一般由(you)多個并聯(lian)的(de)(de)(de)環路(lu)(lu)組成(cheng),由(you)SS管(guan)(guan)將每個環路(lu)(lu)中的(de)(de)(de)蒸汽發生(sheng)器和(he)(he)主冷(leng)(leng)卻劑泵連接(jie)成(cheng)封閉(bi)回路(lu)(lu),安裝過程中不可避免要使(shi)用到SS彎管(guan)(guan)材(cai)(cai)料。彎管(guan)(guan)內部經過冷(leng)(leng)加(jia)工成(cheng)型后(hou)存在(zai)15%~35%之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)變(bian)形(xing)(xing),且(qie)彎管(guan)(guan)不同部位冷(leng)(leng)變(bian)形(xing)(xing)程度不均勻[1]。大量實驗(yan)(yan)研究[2,3]表明(ming),冷(leng)(leng)加(jia)工316L SS在(zai)高溫(wen)高壓(ya)水中易發生(sheng)應(ying)(ying)力腐蝕(shi)(shi)開裂失效(xiao),而(er)且(qie)應(ying)(ying)力腐蝕(shi)(shi)裂紋擴展速率隨著冷(leng)(leng)加(jia)工程度的(de)(de)(de)增加(jia)而(er)增大。國(guo)內某核(he)電(dian)站中的(de)(de)(de)316LN SS彎管(guan)(guan)內部被檢測出沿晶應(ying)(ying)力腐蝕(shi)(shi)裂紋[1]。核(he)電(dian)站長期運行經驗(yan)(yan)表明(ming),應(ying)(ying)力腐蝕(shi)(shi)開裂是SS主管(guan)(guan)道材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)主要材(cai)(cai)料失效(xiao)形(xing)(xing)式,將造成(cheng)長時間(jian)而(er)又耗費顯著的(de)(de)(de)停堆和(he)(he)修復(fu),甚至產生(sheng)核(he)輻(fu)射(she)泄漏等安全問題。

近(jin)30年(nian)來(lai),國外大(da)量研究(jiu)關于易(yi)成型的(de)(de)鑄(zhu)造(zao)態(tai)316L SS在(zai)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)(gao)(gao)壓(ya)水中的(de)(de)應力(li)腐蝕(shi)裂(lie)(lie)紋擴(kuo)(kuo)展行(xing)為,對(dui)(dui)冷加(jia)工態(tai)316L SS的(de)(de)研究(jiu)也主(zhu)(zhu)要針對(dui)(dui)軋制(zhi)成型的(de)(de)板材[2],而關于核(he)電(dian)站實際(ji)使用的(de)(de)316L SS管(guan)材,尤其是(shi)彎(wan)管(guan)部位的(de)(de)研究(jiu)卻鮮(xian)有(you)報道(dao)。此外,國內對(dui)(dui)SS在(zai)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)(gao)(gao)壓(ya)水中的(de)(de)研究(jiu)還(huan)主(zhu)(zhu)要集(ji)中在(zai)其氧化(hua)膜[4]和電(dian)化(hua)學行(xing)為[5]等方(fang)面,或者把U彎(wan)試樣[6]或雙懸(xuan)臂梁試樣[7]浸泡在(zai)含高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)堿(jian)性(xing)溶(rong)液的(de)(de)靜態(tai)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)(gao)(gao)壓(ya)釜中得到極端(duan)條件下(xia)的(de)(de)應力(li)腐蝕(shi)裂(lie)(lie)紋擴(kuo)(kuo)展行(xing)為。近(jin)幾年(nian)來(lai),國內才展開(kai)SS材料在(zai)模擬核(he)電(dian)現(xian)場運行(xing)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)(gao)(gao)壓(ya)循環(huan)水中的(de)(de)應力(li)腐蝕(shi)裂(lie)(lie)紋擴(kuo)(kuo)展行(xing)為的(de)(de)研究(jiu)[3,8-11]。

在(zai)壓水(shui)堆(dui)核(he)(he)電(dian)(dian)站(zhan)一(yi)(yi)個換(huan)料周期內,運(yun)行(xing)(xing)初期一(yi)(yi)回路水(shui)中的(de)(de)(de)硼鋰(li)(li)濃(nong)度(du)很高,而在(zai)運(yun)行(xing)(xing)后(hou)期和(he)停堆(dui)時(shi)硼鋰(li)(li)濃(nong)度(du)逐(zhu)漸降(jiang)低,硼鋰(li)(li)溶液將(jiang)改(gai)變溶液pH值從而影(ying)響(xiang)材料應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)行(xing)(xing)為[12]。同時(shi),一(yi)(yi)回路水(shui)的(de)(de)(de)溫度(du)在(zai)啟堆(dui)和(he)停堆(dui)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程中將(jiang)從室溫至(zhi)325 ℃之(zhi)間(jian)變化(hua),溫度(du)可以通過(guo)(guo)影(ying)響(xiang)金屬離子溶解(jie)、腐(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位、化(hua)學(xue)平衡和(he)裂(lie)尖氧化(hua)物溶解(jie)來影(ying)響(xiang)裂(lie)紋擴展(zhan)(zhan)行(xing)(xing)為[13]。本實驗將(jiang)通過(guo)(guo)直流電(dian)(dian)位降(jiang) (DCPD) 在(zai)線原(yuan)位測量緊湊拉(la)伸 (CT) 試(shi)樣(yang)裂(lie)紋長(chang)度(du)的(de)(de)(de)方法來研(yan)究核(he)(he)電(dian)(dian)站(zhan)實際使用的(de)(de)(de)316LN SS彎管(guan)在(zai)高溫高壓循環水(shui)中的(de)(de)(de)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)裂(lie)紋擴展(zhan)(zhan)行(xing)(xing)為,研(yan)究硼鋰(li)(li)溶液和(he)不同溫度(du)對裂(lie)紋擴展(zhan)(zhan)速率的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。得到的(de)(de)(de)貼近實際運(yun)行(xing)(xing)工況的(de)(de)(de)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)裂(lie)紋擴展(zhan)(zhan)數據可以為核(he)(he)電(dian)(dian)站(zhan)設備(bei)老化(hua)管(guan)理和(he)壽(shou)命評估提(ti)供(gong)重要的(de)(de)(de)數據支(zhi)持。

1 實驗方(fang)法

實驗(yan)材料采用國內(nei)(nei)(nei)某核電站主管(guan)(guan)道中(zhong)的(de)(de)(de)316LN SS彎(wan)管(guan)(guan)[1],其(qi)直徑(jing)為(wei)355.6 mm,壁厚(hou)(hou)為(wei)37~45.5 mm,見圖(tu)1a。彎(wan)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)化學(xue)成(cheng)分 (質量分數,%)為(wei)：C 0.022,Si 0.44,Mn 1.85,P 0.029,Cr 17.56, Ni 12.32,Mo 2.63,S 0.003,Cu 0.21,V 0.086,Co 0.14,Nb 0.015,N 0.08,Fe余量。此彎(wan)管(guan)(guan)由冷(leng)(leng)變形加(jia)工(gong)(gong)而(er)成(cheng),之后未進行固溶(rong)處理,其(qi)內(nei)(nei)(nei)部在(zai)(zai)實際的(de)(de)(de)服(fu)役(yi)過(guo)程中(zhong)發生應力腐蝕開(kai)裂。依據ASTM-E399標準,在(zai)(zai)彎(wan)管(guan)(guan)內(nei)(nei)(nei)部靠近裂紋的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)取12.5 mm厚(hou)(hou)的(de)(de)(de)緊湊拉伸 (1/2T CT) 試(shi)(shi)樣(yang)(yang),使得試(shi)(shi)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)裂紋沿著彎(wan)管(guan)(guan)徑(jing)向由內(nei)(nei)(nei)向外(wai)擴展 (圖(tu)1b),試(shi)(shi)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)具體(ti)尺(chi)寸如圖(tu)2所示。試(shi)(shi)樣(yang)(yang)缺口附(fu)近的(de)(de)(de)維氏(shi)硬度約為(wei)242 HV0.5。Marin等[14]指出,奧氏(shi)體(ti)SS的(de)(de)(de)維氏(shi)硬度隨冷(leng)(leng)加(jia)工(gong)(gong)程度的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)(zeng)大。通過(guo)對比可知,本實驗(yan)試(shi)(shi)樣(yang)(yang)缺口附(fu)近的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)加(jia)工(gong)(gong)程度約為(wei)17%。

圖1316LN SS彎管和(he)緊(jin)湊拉伸試樣取樣示意圖

圖21/2T CT試樣尺(chi)寸示意圖

在室溫空氣中(zhong)(zhong)利用SFL-5-350疲(pi)勞機對CT試(shi)樣加(jia)載三角波進行疲(pi)勞預裂(lie)紋(wen)實驗,得到長度(du)(du)約(yue)為(wei)1.5 mm的(de)(de)預裂(lie)紋(wen)。其(qi)中(zhong)(zhong),加(jia)載三角波的(de)(de)參(can)數為(wei)：最(zui)大(da)應力強度(du)(du)因子Kmax=15 MPam1/2,應力比 (最(zui)小(xiao)載荷/最(zui)大(da)載荷) R=0.2,頻率f=20 Hz。空氣中(zhong)(zhong)預裂(lie)紋(wen)結束后,在試(shi)樣兩(liang)側沿著裂(lie)紋(wen)擴展(zhan)方向(xiang)各切深度(du)(du)為(wei)5%試(shi)樣厚(hou)度(du)(du)的(de)(de)凹槽。

CT試樣裂(lie)(lie)紋擴展實(shi)(shi)驗(yan)(yan)在(zai)配(pei)(pei)備有高(gao)溫(wen)(wen)高(gao)壓循環(huan)水系(xi)(xi)統的(de)高(gao)壓釜內進行,實(shi)(shi)驗(yan)(yan)裝置的(de)介紹詳見文獻[15]。試樣的(de)裂(lie)(lie)紋長度由(you)DCPD數(shu)據采(cai)集(ji)系(xi)(xi)統[3,10]實(shi)(shi)時采(cai)集(ji)。實(shi)(shi)驗(yan)(yan)中(zhong)(zhong)使用純水或者硼(peng)(peng)鋰(li)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye) (1500 mg/L B+2.3 mg/L Li,其中(zhong)(zhong)硼(peng)(peng)鋰(li)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)由(you)H3BO3和(he)LiOHH2O配(pei)(pei)制(zhi)而成。壓水堆核電站冷卻劑(ji)中(zhong)(zhong)含氧量(liang)的(de)最大值應不(bu)超過(guo)0.1 mg/L,且SS材(cai)料在(zai)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)氧環(huan)境下(xia)的(de)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)敏感性(xing)更(geng)高(gao)[16],因此本實(shi)(shi)驗(yan)(yan)控制(zhi)水罐中(zhong)(zhong)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)的(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)氧濃度為(wei)(wei)0.1 mg/L。高(gao)壓釜內溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)壓力為(wei)(wei)15.6 MPa,當其溫(wen)(wen)度達到310 ℃并(bing)穩(wen)定24 h后(hou),先(xian)對CT試樣依次加(jia)(jia)載(zai)(zai)R為(wei)(wei)0.3,0.5和(he)0.7,Kmax為(wei)(wei)20 MPam1/2,f為(wei)(wei)0.01 Hz的(de)三角波對其進行預制(zhi)腐(fu)蝕(shi)(shi)疲勞(lao)裂(lie)(lie)紋,從(cong)而更(geng)好地促使裂(lie)(lie)紋從(cong)一(yi)般的(de)穿晶疲勞(lao)開(kai)裂(lie)(lie)模(mo)式轉(zhuan)變為(wei)(wei)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂(lie)(lie) (SCC) 模(mo)式。之后(hou),加(jia)(jia)載(zai)(zai)梯形(xing)波進行應力腐(fu)蝕(shi)(shi)裂(lie)(lie)紋擴展實(shi)(shi)驗(yan)(yan),其中(zhong)(zhong)R為(wei)(wei)0.7,Kmax為(wei)(wei)20 MPam1/2,恒載(zai)(zai)時間為(wei)(wei)3 h,加(jia)(jia)載(zai)(zai)和(he)降載(zai)(zai)時間各(ge)為(wei)(wei)500 s。通過(guo)改變實(shi)(shi)驗(yan)(yan)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)和(he)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)溫(wen)(wen)度 (270~330 ℃) 來研(yan)究硼(peng)(peng)鋰(li)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)和(he)溫(wen)(wen)度對316LN SS彎(wan)管材(cai)料應力腐(fu)蝕(shi)(shi)裂(lie)(lie)紋擴展行為(wei)(wei)的(de)影響。不(bu)同(tong)階段的(de)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)參(can)數(shu)統計如(ru)表1所示(shi)。

應(ying)力(li)腐(fu)蝕實驗結束后(hou),先(xian)從(cong)CT試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)側面(mian)切2.5 mm厚的(de)(de)(de)片狀試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)用(yong)于裂(lie)(lie)紋擴展(zhan)(zhan)路(lu)徑(jing)的(de)(de)(de)分析。將(jiang)片狀試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)用(yong)砂紙(zhi)打磨至2000#后(hou),再用(yong)粒(li)徑(jing)為1.5 μm的(de)(de)(de)金剛(gang)石拋(pao)光膏(gao)進(jin)行機械拋(pao)光,最后(hou)用(yong)MasterMet 2SiO2懸浮液進(jin)行手動拋(pao)光,從(cong)而減少試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)表面(mian)因機械變(bian)形引入的(de)(de)(de)殘余應(ying)變(bian)。采用(yong)配有(you)電(dian)子背散(san)射(she)衍射(she) (EBSD) 測(ce)(ce)試(shi)(shi)系(xi)統的(de)(de)(de)FEI XL30環境(jing)掃描電(dian)子顯(xian)微鏡 (SEM) 分析裂(lie)(lie)紋擴展(zhan)(zhan)路(lu)徑(jing)及其(qi)附近的(de)(de)(de)晶界類型、殘余應(ying)變(bian)等微觀特征。將(jiang)CT試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)在空氣中疲勞拉(la)斷,采用(yong)體(ti)式顯(xian)微鏡和SEM分析其(qi)斷口形貌。并沿著(zhu)裂(lie)(lie)紋擴展(zhan)(zhan)方向在斷面(mian)多次測(ce)(ce)量其(qi)應(ying)力(li)腐(fu)蝕裂(lie)(lie)紋擴展(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)長度,并對測(ce)(ce)量結果取平均值得到實際(ji)應(ying)力(li)腐(fu)蝕裂(lie)(lie)紋擴展(zhan)(zhan)長度,用(yong)來校對DCPD系(xi)統的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量值。

2 結果(guo)與討(tao)論

2.1 高(gao)溫高(gao)壓水中的腐(fu)蝕疲勞裂紋(wen)擴展

圖3為316LN SS在(zai)高溫(wen)高壓水中(zhong)進行腐蝕(shi)疲勞(lao)預裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)時(shi)的(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)長度(du)隨時(shi)間變(bian)(bian)(bian)化(hua)的(de)(de)曲(qu)線(xian)。在(zai)同一階段(duan)(duan)內,裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)長度(du)和時(shi)間呈良好的(de)(de)線(xian)性(xing)關系(xi),說(shuo)明試(shi)樣(yang)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)在(zai)腐蝕(shi)疲勞(lao)階段(duan)(duan)穩定擴(kuo)(kuo)展(zhan),通過對某一階段(duan)(duan)內的(de)(de)曲(qu)線(xian)求斜(xie)率(lv)可以(yi)(yi)得(de)到相應的(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)(su)率(lv)值。隨著(zhu)R從0.3依次變(bian)(bian)(bian)為0.5和0.7時(shi),裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)長度(du)隨時(shi)間變(bian)(bian)(bian)化(hua)曲(qu)線(xian)變(bian)(bian)(bian)得(de)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)平緩,說(shuo)明裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)(su)率(lv)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)低(di)(di)。在(zai)CF#1階段(duan)(duan) (R=0.3),316LN SS裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)(su)率(lv)為1.3×10-6 mm/s;當R增加至(zhi)0.5時(shi) (CF#2階段(duan)(duan)),裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)(su)率(lv)降(jiang)(jiang)至(zhi)6.4×10-7 mm/s,較之前降(jiang)(jiang)低(di)(di)了(le)50.8%;再次增加R至(zhi)0.7時(shi) (CF#3階段(duan)(duan)),裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)(su)率(lv)進一步降(jiang)(jiang)為9.5×10-8 mm/s,較R為0.5時(shi)降(jiang)(jiang)低(di)(di)了(le)85.2%。316LN SS在(zai)高溫(wen)高壓水中(zhong)的(de)(de)腐蝕(shi)疲勞(lao)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)(su)率(lv)隨著(zhu)R的(de)(de)增加而顯(xian)著(zhu)降(jiang)(jiang)低(di)(di),R為0.3時(shi)的(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)(su)率(lv)是R為0.7時(shi)的(de)(de)13.7倍。在(zai)其(qi)他條件(jian)不(bu)變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)情況(kuang)下,控制(zhi)R可以(yi)(yi)減(jian)小SS腐蝕(shi)疲勞(lao)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)(su)率(lv),從而延長部件(jian)的(de)(de)使用壽命(ming)[10]。

圖(tu)3316LN SS在高溫(wen)高壓水 （310 ℃） 中腐蝕疲(pi)勞(lao)裂(lie)紋長(chang)度(du)隨時(shi)間變(bian)化曲線

2.2 高溫高壓(ya)水中的應力腐蝕裂紋擴展

2.2.1 硼(peng)鋰(li)溶液(ye)(ye)對裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)速(su)(su)率(lv)的(de)(de)影響 經過(guo)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)疲(pi)勞(lao)預裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)之后(hou)(hou),對316LN SS加(jia)載梯形波進行應力(li)(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)實驗,不同階段(duan)的(de)(de)實驗條件(jian)和(he)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)速(su)(su)率(lv)結果統計如表1所示(shi),裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)長度隨時(shi)間變化曲(qu)(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)如圖4所示(shi)。在(zai)SCC#1階段(duan) (310 ℃),曲(qu)(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)比較平緩,說明初期(qi)是應力(li)(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)萌(meng)生(sheng)過(guo)程,此(ci)時(shi)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)速(su)(su)率(lv)僅(jin)為(wei)(wei)2.1×10-8 mm/s,低于腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)疲(pi)勞(lao)CF#3階段(duan)的(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)速(su)(su)率(lv) (9.5×10-8 mm/s)。約160 h后(hou)(hou),曲(qu)(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)逐(zhu)漸(jian)變得較為(wei)(wei)陡峭并且(qie)呈直線(xian)(xian),說明應力(li)(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)開(kai)始擴(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)并達到穩定擴(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)的(de)(de)狀(zhuang)態。裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)速(su)(su)率(lv)也先(xian)增大后(hou)(hou)穩定在(zai)2.0×10-7 mm/s,是初期(qi)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)速(su)(su)率(lv)的(de)(de)9.5倍。應力(li)(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)初期(qi)存在(zai)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)萌(meng)生(sheng)階段(duan)在(zai)文獻中(zhong)[17]也有(you)報(bao)道,裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)將(jiang)(jiang)(jiang)由(you)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)疲(pi)勞(lao)穿晶開(kai)裂(lie)(lie)(lie)模(mo)式逐(zhu)漸(jian)轉(zhuan)變為(wei)(wei)應力(li)(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)沿晶開(kai)裂(lie)(lie)(lie)模(mo)式。將(jiang)(jiang)(jiang)純水(shui)替換(huan)(huan)為(wei)(wei)硼(peng)鋰(li)溶液(ye)(ye)后(hou)(hou) (SCC#2階段(duan)),裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)沒(mei)有(you)明顯(xian)變化,裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)速(su)(su)率(lv)為(wei)(wei)2.2×10-7 mm/s,和(he)純水(shui)環境下裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)速(su)(su)率(lv)基(ji)本一致。Andresen等[18]研(yan)究304SS在(zai)288 ℃高(gao)溫(wen)高(gao)壓水(shui)中(zhong)應力(li)(li)(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)時(shi),將(jiang)(jiang)(jiang)純水(shui) (pH值(zhi)為(wei)(wei)=5.6) 更(geng)換(huan)(huan)為(wei)(wei)1000 mg/L B+1 mg/L Li溶液(ye)(ye) (pH值(zhi)為(wei)(wei)=6.54) 后(hou)(hou),也顯(xian)示(shi)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)基(ji)本沒(mei)有(you)變化。通過(guo)Duke Power公司開(kai)發的(de)(de)pHSC4商業軟件(jian)可計算(suan)得到,純水(shui)和(he)1500 mg/L B+2.3 mg/L Li溶液(ye)(ye)在(zai)310 ℃條件(jian)下的(de)(de)pH值(zhi)分別為(wei)(wei)5.75和(he)6.95。另外,Wang等[19]研(yan)究認為(wei)(wei)當溶解氧濃度為(wei)(wei)100 mg/L時(shi),Fe-Cr-Ni合(he)金(jin)在(zai)高(gao)溫(wen)高(gao)壓水(shui)中(zhong)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位約為(wei)(wei)0 V。由(you)Fe-Cr-Ni合(he)金(jin)的(de)(de)Pourbaix圖[20](圖5) 可知,在(zai)溶解氧濃度為(wei)(wei)100 mg/L的(de)(de)310 ℃純水(shui)中(zhong) (pH值(zhi)為(wei)(wei)5.75),Fe-Cr-Ni合(he)金(jin)將(jiang)(jiang)(jiang)生(sheng)成NiFe2O4氧化膜(mo),而將(jiang)(jiang)(jiang)純水(shui)更(geng)換(huan)(huan)為(wei)(wei)硼(peng)鋰(li)溶液(ye)(ye) (pH值(zhi)為(wei)(wei)6.95) 后(hou)(hou),氧化膜(mo)仍為(wei)(wei)NiFe2O4,因(yin)此(ci)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)速(su)(su)率(lv)沒(mei)有(you)明顯(xian)變化。

圖4316LN SS在(zai)高溫高壓水 （270~310 ℃） 中應力腐蝕裂(lie)紋(wen)長度隨時間變化曲線

圖5 300 ℃下Ni在(zai)鐵(tie)-鉻(ge)-鎳三元體系中的Pourbaix圖

在(zai)(zai)330 ℃硼(peng)(peng)鋰溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)(zhong) (SCC#5階段(duan)),316LN SS的(de)(de)應力腐(fu)(fu)蝕裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)(su)率(lv)為(wei)2.5×10-7 mm/s。而在(zai)(zai)SCC#6階段(duan),將硼(peng)(peng)鋰溶(rong)液(ye)(ye)替換為(wei)純水(shui)后,裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)長度隨時間變(bian)化曲線(xian)變(bian)得更加平(ping)緩 (圖4),裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)(su)率(lv)降(jiang)為(wei)8.6×10-8 mm/s,比硼(peng)(peng)鋰溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)(su)率(lv)降(jiang)低(di)了65.6%。此現象與Tice等[12]對冷加工304SS的(de)(de)研究(jiu)結果(guo)相(xiang)近,在(zai)(zai)300 ℃純水(shui) (pH值為(wei)5.70) 中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)(su)率(lv)比在(zai)(zai)2 mg/L Li溶(rong)液(ye)(ye) (pH值為(wei)7.22) 中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)(su)率(lv)低(di)35.7%。在(zai)(zai)330 ℃條件(jian)下(xia)(xia),純水(shui)和1500 mg/L B+2.3 mg/L Li溶(rong)液(ye)(ye)的(de)(de)pH值分別為(wei)5.90和7.28。而由Pourbaix圖 (圖5) 可知,Fe-Cr-Ni合金中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)Ni在(zai)(zai)電位約(yue)為(wei)0 V,pH值約(yue)為(wei)7.2時,正好位于NiFe2O4和NiO兩(liang)相(xiang)平(ping)衡線(xian)上,而NiO的(de)(de)保護性(xing)低(di)于NiFe2O4的(de)(de)[21],因此316LN SS在(zai)(zai)330 ℃硼(peng)(peng)鋰溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)耐蝕性(xing)低(di)于純水(shui)條件(jian)下(xia)(xia)的(de)(de),導致應力腐(fu)(fu)蝕裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)(su)率(lv)較(jiao)大。綜上所述(shu),硼(peng)(peng)鋰溶(rong)液(ye)(ye)對SS在(zai)(zai)高溫高壓水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)(su)率(lv)有(you)一(yi)定(ding)的(de)(de)影(ying)響(xiang),其影(ying)響(xiang)程(cheng)度與溶(rong)液(ye)(ye)在(zai)(zai)特定(ding)溫度下(xia)(xia)的(de)(de)pH值有(you)關。

2.2.2 溶(rong)液(ye)溫(wen)度對裂紋(wen)擴展速率(lv)的影響

在SCC#2~SCC#5階段(duan),分別研(yan)究(jiu)了不同溶液(ye)溫(wen)度對316LN SS的(de)(de)應力腐蝕裂(lie)(lie)紋(wen)擴(kuo)展速率(lv)的(de)(de)影響。由圖4可知,溫(wen)度的(de)(de)變(bian)化使(shi)得(de)裂(lie)(lie)紋(wen)長度隨(sui)(sui)時(shi)(shi)間變(bian)化曲線隨(sui)(sui)之發生變(bian)化,且在某一溫(wen)度條件下曲線斜(xie)率(lv)保持恒定,說明裂(lie)(lie)紋(wen)穩定擴(kuo)展。裂(lie)(lie)紋(wen)擴(kuo)展速率(lv)隨(sui)(sui)溫(wen)度的(de)(de)變(bian)化關(guan)系如圖6所示,裂(lie)(lie)紋(wen)擴(kuo)展速率(lv)隨(sui)(sui)著(zhu)溫(wen)度的(de)(de)升高而單調增(zeng)加(jia);溫(wen)度從270 ℃增(zeng)加(jia)至(zhi)330 ℃時(shi)(shi),裂(lie)(lie)紋(wen)擴(kuo)展速率(lv)增(zeng)加(jia)了1.7倍(bei)。

圖6溶液溫度 （270~310 ℃） 對316LN SS應力腐蝕(shi)裂紋擴展速(su)率的(de)影響

Andresen等[13]提出奧(ao)氏體(ti)(ti)SS在高溫高壓水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)應力(li)腐蝕裂(lie)紋(wen)擴(kuo)(kuo)展行為符(fu)合滑(hua)移-氧(yang)化(hua)(hua)(hua)模型。裂(lie)紋(wen)擴(kuo)(kuo)展時首先裂(lie)尖裸露的(de)(de)(de)金屬(shu)被氧(yang)化(hua)(hua)(hua),在應力(li)或化(hua)(hua)(hua)學(xue)介質的(de)(de)(de)作用下晶界附近(jin)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜破裂(lie),然(ran)后(hou)晶界溶解使裂(lie)紋(wen)向前(qian)推進(jin),上述過(guo)(guo)程不斷重復。溫度可以(yi)通過(guo)(guo)影響金屬(shu)離子溶解、腐蝕電位、化(hua)(hua)(hua)學(xue)平衡和裂(lie)尖氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物溶解來影響裂(lie)紋(wen)擴(kuo)(kuo)展行為。奧(ao)氏體(ti)(ti)SS在高溫高壓水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)裂(lie)紋(wen)擴(kuo)(kuo)展是一個熱激活(huo)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程,其(qi)表觀激活(huo)能 (Eaae) 可以(yi)通過(guo)(guo)下式(shi)計算(suan)得到[22]：

其中,Eaae為(wei)表觀激活(huo)能(neng)(neng),R為(wei)摩爾氣體常數(shu),T1和(he)T2為(wei)絕對(dui)(dui)溫(wen)(wen)度(du)(du),CGR1和(he)CGR2分別為(wei)試(shi)樣在(zai)T1和(he)T2溫(wen)(wen)度(du)(du)條件下的(de)裂(lie)紋(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)率(lv)。SCC#2~SCC#3階(jie)段,溫(wen)(wen)度(du)(du)由310 ℃降(jiang)為(wei)270 ℃使(shi)得裂(lie)紋(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)率(lv)由2.2×10-7 mm/s降(jiang)為(wei)9.1×10-8 mm/s,降(jiang)低(di)了58.6%。利用式 (1) 求(qiu)(qiu)得相(xiang)應(ying)的(de)Eaae為(wei)56.5 kJ/mol,和(he)Du等[9]獲得的(de)30%冷加工(gong)316L SS在(zai)溫(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)200~325 ℃區(qu)間時的(de)Eaae (57.3 kJ/mol) 相(xiang)一(yi)致。當溫(wen)(wen)度(du)(du)從(cong)(cong)(cong)270 ℃(SCC#3階(jie)段) 升高(gao)(gao)(gao)(gao)至(zhi)290 ℃ (SCC#4階(jie)段) 時,裂(lie)紋(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)率(lv)略微增加至(zhi)9.9×10-8 mm/s,計算相(xiang)應(ying)的(de)Eaae僅為(wei)11.7 kJ/mol。試(shi)樣在(zai)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)高(gao)(gao)(gao)(gao)壓水(shui)里(li)的(de)實(shi)(shi)驗(yan)歷程可(ke)能(neng)(neng)會對(dui)(dui)裂(lie)紋(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)率(lv)產(chan)生(sheng)影響(xiang)[17]。Eaae很低(di)可(ke)能(neng)(neng)與(yu)溫(wen)(wen)度(du)(du)先從(cong)(cong)(cong)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen) (330 ℃) 迅速(su)降(jiang)低(di)為(wei)270 ℃再(zai)升高(gao)(gao)(gao)(gao)至(zhi)290 ℃的(de)實(shi)(shi)驗(yan)過程有關。Zhu等[15]研(yan)究316L熱影響(xiang)區(qu)時,使(shi)溫(wen)(wen)度(du)(du)先從(cong)(cong)(cong)340 ℃降(jiang)低(di)到(dao)(dao)260 ℃再(zai)升高(gao)(gao)(gao)(gao)至(zhi)280 ℃,升溫(wen)(wen)后裂(lie)紋(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)率(lv)反而輕微地降(jiang)低(di)。SCC#5~SCC#6階(jie)段,溫(wen)(wen)度(du)(du)由290 ℃升高(gao)(gao)(gao)(gao)至(zhi)330 ℃,裂(lie)紋(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)率(lv)由9.9×10-8 mm/s增加至(zhi)2.5×10-7 mm/s,求(qiu)(qiu)得相(xiang)應(ying)的(de)Eaae為(wei)64 kJ/mol,這(zhe)和(he)Andresen等[23]獲得的(de)20%冷加工(gong)316SS在(zai)288~ 340 ℃溶氫高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)高(gao)(gao)(gao)(gao)壓水(shui)中應(ying)力腐蝕裂(lie)紋(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)的(de)Eaae (64.2 kJ/mol) 相(xiang)一(yi)致。對(dui)(dui)本實(shi)(shi)驗(yan)在(zai)270~330 ℃溫(wen)(wen)度(du)(du)區(qu)間的(de)4個裂(lie)紋(wen)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)展(zhan)速(su)率(lv)的(de)數(shu)據點(dian)進行擬合,得到(dao)(dao)316LN SS彎管試(shi)樣在(zai)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)高(gao)(gao)(gao)(gao)壓水(shui)中應(ying)力腐蝕開裂(lie)的(de)Eaae為(wei)52 kJ/mol,這(zhe)和(he)Du等[9]及(ji)Andresen等[23]對(dui)(dui)20%~30%冷加工(gong)316L SS的(de)研(yan)究結果相(xiang)近。

2.3 試樣斷口觀察

316LN SS試樣(yang)在空(kong)氣中拉斷(duan)后用體式(shi)顯(xian)微鏡對(dui)斷(duan)面(mian)進行(xing)觀(guan)察(cha),結果見圖(tu)7。結果顯(xian)示,空(kong)氣中疲勞預(yu)(yu)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)、水中腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)疲勞預(yu)(yu)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)、水中應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴展(zhan)(zhan)3個(ge)階(jie)(jie)段(duan)對(dui)應(ying)的(de)斷(duan)面(mian)形貌和(he)顏色有區(qu)(qu)別,可以(yi)被區(qu)(qu)分開來。預(yu)(yu)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)階(jie)(jie)段(duan)的(de)斷(duan)面(mian)較為(wei)平(ping)(ping)整,而應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴展(zhan)(zhan)階(jie)(jie)段(duan)的(de)斷(duan)面(mian)較為(wei)粗糙,每(mei)個(ge)階(jie)(jie)段(duan)對(dui)應(ying)的(de)斷(duan)面(mian)前沿(yan)(yan)都(dou)很平(ping)(ping)直。用SEM對(dui)斷(duan)面(mian)進一步觀(guan)察(cha) (圖(tu)8),可見水中腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)疲勞預(yu)(yu)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)階(jie)(jie)段(duan)斷(duan)面(mian)為(wei)穿(chuan)晶開裂(lie)(lie)(lie)(lie);當加載(zai)模式(shi)由(you)三角波變換成梯形波后,裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)由(you)穿(chuan)晶開裂(lie)(lie)(lie)(lie)逐漸向(xiang)(xiang)沿(yan)(yan)晶開裂(lie)(lie)(lie)(lie)轉變 (圖(tu)8b),對(dui)應(ying)圖(tu)4中SCC#1初(chu)期裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴展(zhan)(zhan)緩慢的(de)階(jie)(jie)段(duan)。應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)斷(duan)口呈現冰糖狀花樣(yang) (圖(tu)8c),是典型的(de)沿(yan)(yan)晶開裂(lie)(lie)(lie)(lie)形貌。對(dui)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)開裂(lie)(lie)(lie)(lie)部分沿(yan)(yan)著裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴展(zhan)(zhan)方向(xiang)(xiang)多次(ci) (39次(ci)) 測量裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴展(zhan)(zhan)長度(du),最后取平(ping)(ping)均值,得到316LN SS經(jing)過約2047 h高(gao)溫高(gao)壓水應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)實(shi)驗(yan)后裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)擴展(zhan)(zhan)長度(du)為(wei)0.981 mm。

圖(tu)7 316LN SS經過高(gao)溫高(gao)壓水 （270~310 ℃） 應力腐蝕實驗之后樣品斷(duan)口的(de)宏觀形貌

圖(tu)8316LN SS經過高溫高壓水 （270~310 ℃） 應力腐蝕實驗之后樣品斷(duan)口的SEM像

圖(tu)9316LN SS經過高溫高壓水 （270~310 ℃） 應力腐蝕實驗(yan)之后樣品裂(lie)紋(wen)擴展路徑的SEM觀測(ce)

圖10316LN SS經過高溫高壓(ya)水(shui) （270~310 ℃） 應力腐(fu)蝕(shi)實驗之(zhi)后裂(lie)紋擴展路徑的EBSD觀測(ce)

對(dui)從CT試樣取(qu)(qu)下(xia)的(de)(de)(de)(de)片(pian)狀(zhuang)樣品拋光后,通過SEM的(de)(de)(de)(de)背散射電子(zi)像 (圖(tu)(tu)9) 分析(xi)(xi),可見最初裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展路(lu)(lu)徑(jing)(jing)比較平直,對(dui)應腐蝕疲勞階段的(de)(de)(de)(de)沿(yan)(yan)晶(jing)(jing)(jing)(jing)開(kai)(kai)裂(lie)(lie)(lie)模(mo)式;之后裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展路(lu)(lu)徑(jing)(jing)出現分叉,裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)曲折地(di)往前擴(kuo)(kuo)展,并且有(you)較多的(de)(de)(de)(de)二次裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen),為(wei)(wei)沿(yan)(yan)晶(jing)(jing)(jing)(jing)應力(li)腐蝕開(kai)(kai)裂(lie)(lie)(lie)。裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展路(lu)(lu)徑(jing)(jing)分析(xi)(xi)和斷面(mian)觀(guan)測(ce) (圖(tu)(tu)8) 的(de)(de)(de)(de)結果相一致。為(wei)(wei)了進(jin)一步分析(xi)(xi)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展路(lu)(lu)徑(jing)(jing)附近的(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)分布特征、晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒取(qu)(qu)向和殘(can)(can)余(yu)應變(bian)等微觀(guan)特征,對(dui)樣品靠近裂(lie)(lie)(lie)尖部位的(de)(de)(de)(de)區域 (圖(tu)(tu)10a) 進(jin)行EBSD分析(xi)(xi)。圖(tu)(tu)10b中(zhong)不(bu)同(tong)顏色(se)(se)的(de)(de)(de)(de)曲線(xian)代表不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie),其中(zhong)綠色(se)(se)曲線(xian)代表5°~15°小角度晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie),藍(lan)色(se)(se)曲線(xian)代表15°~180°大(da)角度晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie),紅色(se)(se)曲線(xian)代表重(zhong)合位置點陣 (CSL) 晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)。結合圖(tu)(tu)10a和b分析(xi)(xi)可知,裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)僅沿(yan)(yan)著大(da)角度晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)向前擴(kuo)(kuo)展,在CSL晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)處(chu)未見裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)。因為(wei)(wei)大(da)角度晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)具有(you)較高的(de)(de)(de)(de)能(neng)量,而CSL晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)是排列(lie)有(you)序的(de)(de)(de)(de)低能(neng)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie),具有(you)優異的(de)(de)(de)(de)抗沿(yan)(yan)晶(jing)(jing)(jing)(jing)應力(li)腐蝕性能(neng)[24]。核心平均取(qu)(qu)向差(cha) (KAM) 是晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒內(nei)(nei)部某一點與其相鄰(lin)點之間取(qu)(qu)向差(cha)的(de)(de)(de)(de)平均值(zhi),KAM值(zhi)越大(da)說明材(cai)料(liao)內(nei)(nei)部相應位置的(de)(de)(de)(de)殘(can)(can)余(yu)應變(bian)越大(da)。KAM圖(tu)(tu)中(zhong) (圖(tu)(tu)10c) 晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒內(nei)(nei)部藍(lan)色(se)(se)較多,而晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)處(chu)綠色(se)(se)和黃色(se)(se)較為(wei)(wei)集(ji)中(zhong),表明晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒內(nei)(nei)部的(de)(de)(de)(de)KAM值(zhi)低于(yu)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)處(chu)的(de)(de)(de)(de)KAM值(zhi),所(suo)以晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)處(chu)的(de)(de)(de)(de)殘(can)(can)余(yu)應變(bian)大(da)于(yu)晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒內(nei)(nei)部的(de)(de)(de)(de)殘(can)(can)余(yu)應變(bian)。316LN SS在高溫高壓水中(zhong)發生沿(yan)(yan)晶(jing)(jing)(jing)(jing)應力(li)腐蝕開(kai)(kai)裂(lie)(lie)(lie)和晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)處(chu)存在較高的(de)(de)(de)(de)殘(can)(can)余(yu)應變(bian)有(you)關。

3 結論

(1) 316LN SS彎管(guan)在高(gao)溫高(gao)壓水中(zhong)具(ju)有較高(gao)的(de)應力腐蝕敏(min)感性。

(2) 316LN SS在高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)水(shui)中的(de)應力腐(fu)蝕裂紋擴展速率隨著溫(wen)度的(de)增加而單(dan)調增加;在270~330 ℃溫(wen)度區(qu)間內的(de)裂紋擴展Eaae為52 kJ/mol。

(3) 硼鋰溶(rong)(rong)液(ye)對316LN SS在(zai)高(gao)溫(wen)高(gao)壓水中裂紋(wen)擴展速率有一定(ding)(ding)的影(ying)響(xiang),其影(ying)響(xiang)程度和溶(rong)(rong)液(ye)在(zai)特定(ding)(ding)溫(wen)度下的pH值有關。

(4) 應力腐蝕斷口為典型(xing)的(de)沿(yan)晶(jing)開裂形(xing)貌,且裂紋擴展路徑僅(jin)沿(yan)著大(da)角度晶(jing)界,不會(hui)沿(yan)著CSL晶(jing)界,同時觀(guan)測到(dao)大(da)量的(de)二次(ci)裂紋。